Canlılar öldükten sonra yumuşak kısımları bakteriler ve diğer canlılar tarafından yenir. Canlıların veya sert kemik, diş gibi canlı atıklarının ani olarak gömülmesi yani hava ile temasının ani olarak kesilmesi sonucu toprak altında yüzyıllarca kalan parçalar fosilleri oluştururlar. Nemli çökeltilerde canlıların ani gömülmesi ve volkanik küllerde ani gömülme ile sabit ısı ve yoğun mineral içeren yeraltı suları fosilleşme için en uygun koşulları oluşturur. Yoğun mineralli sulardaki mineraller, organizmaların kemiksi dokularındaki süngerimsi bozluklara sızarak bu boşlukları doldururlar ve yapıların taşlaşmasını sağlarlar. Fosil çeşitleri:
Vücut fosil: Canlıların vücudunun tamamının ağaç reçinesi veya buz ile kaplanması sonucu oluşan fosillerdir.
İz fosil: Canlıların yuva, oyuk, yol gibi izlerinin tortullar içinde korunup saklanması ile oluşan fosillerdir. İz fosil, yürüyen canlının bıraktığı ayak izi veya sürünme izi şeklinde olabilir.
Kemik fosil: Bir canlının diş ve kemik gibi set kısımlarının zamanla fosilleşmesi sonucu oluşan fosillerdir.
Taşlaşmış fosil: Canlıların parçalanan sert kısımlarının mineraller ile dolması ile oluşan fosilledir.
Kömürleşmiş (karbon) fosil: Bataklık, göl ve deniz diplerinde biriken bitki kalıntılarının zamanla kömürleşmesi sonucu oluşan fosillerdir.
Dolgu fosil: Sert kabuklu canlılar öldükten sonra kabuklarının içlerinin kum, kil ve kireç gibi tortullarla dolması ve kabuğun üzerinin de tortullarla kaplanması ile oluşan fosillerdir.